CN110411674A - 一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统 - Google Patents

一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统 Download PDF

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    • G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G01N21/67—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using electric arcs or discharges

Abstract

本发明实施例公开了一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，包括电弧加热器，用于形成高焓气流；辐射采集模块，对高焓气流的辐射发光进行采集；喷管，对穿过辐射采集模块的高焓气流膨胀加速后，送入模型实验舱；一分四路光纤，连接辐射采集模块，并将采集数据传输至四台独立且不同波段的光谱测量模块；数据处理模块，对光谱测量模块的测量数据进行分析处理，可实现多种原子(例如氧、铜、镍、钴、氢等)辐射谱线的精确辨析，以氧原子的谱线发射光谱强度作为参考，与其他原子谱线光谱强度进行对比，可实现目标组分的定量诊断，根据测量结果，可实现电弧加热器健康运行状态在线监测及漏水故障诊断。

Description

一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统
技术领域
本发明属于飞行器地面气动热试验研究技术领域，具体涉及一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统。
背景技术
热防护问题是高超声速飞行器设计的核心问题之一，电弧加热器可以复现飞行器高速飞行时的主要热参数，例如总焓、热流等，是世界各国进行高超声速飞行器防热材料筛选和热防护系统考核的主要地面试验设备，电弧加热器通过加载在电极两端的高电压产生电弧并加热试验气体，由于高电压、大电流加载在电极上产生的巨大热流及加热器内高温气体冲刷等因素的综合作用，必然会导致电弧加热器电极以及其高温合金部件的烧蚀，在气动热试验中，上述因烧蚀产生的铜、镍、钴粒子进入到高焓气流中，会污染气动热环境，需对其污染效应对防热材料地面考核的影响进行评估，这些都要求采用有效手段对烧蚀产物铜、镍、钴粒子有效诊断；
此外，为了延长电弧加热器寿命及提高其工作稳定性，普遍采用高压水对电极及高温合金部件进行强制冷却，但即便如此，电极及高温合金部件烧蚀仍不可避免，因此又引入一个新的问题，即存在烧蚀量积累导致电极及高温合金部件烧穿漏水的风险，一旦发生漏水故障电弧加热器没有及时停车，高压冷却水会迅速进入电弧加热器，造成加热器内部短路进而导致电弧加热器内部严重烧伤甚至烧毁，特别是对于数百秒甚至数千秒的长时间气动热试验，更加剧了发生这种风险的可能性。
在上述背景下，通过有效测量手段对电弧加热器健康运行状态实时监测，并兼具漏水故障诊断能力是非常有意义的。由于电弧加热器内的高焓恶劣环境，传统接触式测量手段无法有效实时测量电弧加热器工作过程中铜电极、高温合金部件烧蚀，更对准确诊断是否发生漏水故障无能为力。近年来，以发射光谱技术为代表的非接触式光谱学测量方法因具备流场多参数实时诊断的能力和对流场无干扰的优点，成为了国际上高温、高超设备流场诊断技术的发展热点，相比于其他光谱诊断技术例如激光诱导荧光、激光吸收光谱等，发射光谱技术以高温气体自发辐射为基础，光学系统及光路设计简单，在大功率电弧加热器苛刻运行环境下较容易实现。
鉴于发射光谱技术的优点，科研人员已尝试发射光谱技术用于电弧加热器电极烧蚀、漏水故障诊断的探索工作，取得了一定的成果，验证了其可行性，2015年，中国航天空气动力技术研究院的林鑫等使用光电倍增管配合窄带滤波片的实验方案，获得铜原子510.6nm特征发射谱线与其相近且不受到原子线干扰的500nm背景光谱的比值，实现对电弧加热器铜电极烧蚀的定性分析，但该方法无法实现对于铜电极烧蚀的定量测量，且受制于实验设备，无法获得高温合金部件的烧蚀信息，对于漏水故障诊断也无能为力；2016年，中国航天空气动力技术研究院的林鑫等提出一种基于氢原子辐射的电弧加热器漏水故障诊断方法，通过捕捉流场中是否出现氢原子656.3nm的特征谱线判定是否出现漏水故障，并基于热力学平衡计算，实现了对于漏水初始时刻漏水量的定量测量，但该方法并没有对电弧加热器烧蚀组分在线诊断，对于能否准确监测电弧加热器健康运行状态有所欠缺；2018年，中国科学院力学研究所的林鑫等提出一种基于氧原子发射光谱的中低焓电弧加热器漏水故障诊断方法，并证明技术应用于中低焓电弧加热器漏水故障诊断具有较强的发展潜力，受制于所用光谱仪的精度不够，该方法仅局限于针对中低电弧加热器漏水故障诊断，没有同时对电弧加热器电极及高温合金部件烧蚀组分进行定量测量。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，用于电弧加热器地面气动热模拟试验中，利用发射光谱技术获得电弧加热器内高焓气流辐射光谱，通过巧妙的光学设计方案，单次采集中同时实现宽波段高分辨率发射光谱的测量，通过监测铜原子在510.6nm、515.3nm和521.8nm的谱线、镍原子在352.4nm的谱线和钴原子在345.3nm的谱线和氧原子在777.2nm的谱线的发射光谱强度之比，定量监测试验过程中铜电极、电弧加热器高温合金部件烧蚀情况，同时精确辨析出是否出现氢原子在656.3nm的谱线判定电弧加热器是否出现漏水故障，并实现对漏水量的定量诊断。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，包括：
电弧加热器，用于将试验气体放电击穿并形成高焓气流；
喷管，与所述电弧加热器出口连接；
试验舱，提供真空环境，在所述试验舱内设置有试验模型，经过所述喷管膨胀加速的高焓气流流经所述试验模型，进行防热性能测试；
辐射采集模块，设置在所述电弧加热器与所述喷管的连接处，用于采集经过所述连接处的高焓气流的辐射发光；
一分四路光纤，与所述辐射采集模块连接，将收集辐射发光等分为份并输入至光谱测量模块；
光谱测量模块由四台分立、不同波段的光纤光谱仪拼接而成，能够同时实现宽波段和高分辨率发射光谱的测量，四台光谱仪分别与所述一分四路光纤连接，对采集的辐射发光进行测量；
数据处理模块，与所述光谱测量模块连接并接收和分析处理所述光谱测量模块的光谱测量数据。
作为本发明的一种优选方案，所述数据处理模块对接收的光谱测量数据进行多种原子特征辐射谱线的精确辨析；并选择氧原子特征谱线发射光谱强度作为参考，将其他原子的发射光谱强度与氧原子的发射光谱强度相比，获得对应原子的摩尔浓度；所述多种原子包括但不限于氧、铜、镍、钴、氢。
作为本发明的一种优选方案，述电弧加热器为2～8MJ/kg低焓运行交流管式电弧加热器，或8～12MJ/kg中焓运行分段式电弧加热器，或12～25MJ/kg高焓运行叠片式电弧加热器，并通过设置在电弧加热器两侧的前电极和后电极放电击穿产生电弧。
作为本发明的一种优选方案，所述的喷管为轴对称拉瓦尔喷管、矩形拉瓦尔喷管、超声速喷管或亚声速喷管中的任意一种。
作为本发明的一种优选方案，所述的辐射采集模块安装于电弧加热器与喷管之间，接口尺寸根据具体所装备的电弧加热器结构尺寸确定，采用打孔冷却结构，侧壁开有测量孔，配合石英玻璃、O形密封圈、透镜等光学元件实现高焓流场光谱采集。
作为本发明的一种优选方案，所述的光谱测量模块包括四台光谱测量模块，每台光谱仪均配备有CCD，四台光谱仪通过自带软件可实现同步测量，四台光谱测量模块波长覆盖范围分别为250～430nm、420～600nm、590～770nm、760～940nm，较窄的测量范围可保证每台光纤光谱仪分辨率均≤0.2nm，配合一分四路光纤，可在单次探测中同时实现宽波段(单次采集光谱范围为250nm-940nm)和高分辨率(全带宽范围内光谱分辨率≤0.2nm)发射光谱的测量。
作为本发明的一种优选方案，数据处理模块基于宽波段和高分辨率发射光谱数据，选择高焓气流中氧原子特征谱线发射光谱强度，将其他原子的发射光谱强度相比，获得对应原子的摩尔浓度，其他原子包括
电弧加热器的电极烧蚀组分的铜原子，用于获取高焓环境下铜电极的烧蚀量，作为评价电弧加热器健康状态的参考；
以及电弧加热器的合金部件主要成分镍原子和钴原子，以及发生漏水故障的目标组分氢原子，用于判断电弧加热器是否发生漏水故障以及漏水量。
作为本发明的一种优选方案，数据处理模块得到电极烧蚀组分铜原子在510.6nm、515.3nm、521.8nm特征谱线光谱强度，电弧加热器高温合金部件主要成分镍原子在352.4nm、钴原子在345.3nm特征谱线光谱强度，以及目标组分氧原子在777.2nm特征谱线光谱强度，以及发生漏水故障时目标组分氢原子在656.3nm特征谱线光谱强度。
作为本发明的一种优选方案，目标原子组分的数密度计算公式：
no(T)为参考组分氧原子在温度T下的数密度，I为原子特征光谱辐射强度，A为谱线的自发辐射爱因斯坦跃迁概率，v为中心波长，g为高能级电子间并度，E为高能级能量；Q为配分函数；k为玻尔兹曼常数；温度T通过电弧加热器实际模拟的焓值和压力结合高温平衡气体状态参数表获得，参考组分氧原子在温度T下的数密度no(T)通过热化学平衡计算获得。
作为本发明的一种优选方案，所述的数据处理模块为计算机和分析软件的统称，分析软件为兼容光谱测量模块开发环境的分析程序，可基于C、C++、Fortran或LabVIEW开发环境进行编写。
本发明的实施方式具有如下优点：
(1)本发明通过巧妙光学设计，使用四台分立、不同波段的光谱测量模块并配合有一分四路光纤建设光谱测量模块，克服C-T型光谱仪、光谱测量模块等传统光谱测试系统的宽探测范围与高光谱分辨率不能同时满足的先天缺陷，可在单次测量中同时实现上述两项指标，即单次可探测波长范围为250-940nm，且保证光谱分辨率≤0.2nm。
(2)本发明通过实现多种原子辐射谱线的精确辨析，可同时实现电弧加热器电极及其高温合金部件烧蚀的定量评估、电弧加热器健康运行的有效监测、漏水故障的快速诊断及漏水量定量测量，实现对目前应用于电弧加热器电极烧蚀、状态监测、漏水故障诊断的发射光谱方法的全覆盖。
(3)本发明的光谱定量结果还可用于定量评估电极及高温合金部件优化设计，并作为评估地面热防护模拟高焓气流颗粒污染效应的依据。
(4)选用的一分四路光纤也可扩展至一分6～8路，在保证足够光强的前提下，搭载更多光谱测量设备。
(5)本发明选用的原子特征谱线具备较强辐射特性，配备一般性能CCD的工业级光谱测量模块即可满足需求。
(6)本发明采用的光谱仪为微型光谱测量模块，较传统的转光栅式光谱仪来说，体积小、重量轻、价格低廉，更加适合发射光谱测量系统的建设。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的一种电弧加热器健康运行在线监测系统的结构图；
图2为本发明试验光谱测量模块采集的高焓气流的铜、氧、氮等原子高分辨率光谱图；
图3为本发明试验时电弧加热器发生漏水故障及漏水前正常运行下的实验光谱图；
图4为本发明实施例中的氧原子777.2nm特征光谱积分强度处理示意图；
图5为本发明实施例中的氢原子656.3nm特征光谱积分强度处理示意图。
图中：
1-电弧加热器；2-喷管；3-辐射采集模块；4-一分四路光纤；5-光谱测量模块；6-数据处理模块。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种电弧加热器健康运行在线监测系统包括：电弧加热器1、喷管2、辐射采集模块3、一分四路光纤4、光谱测量模块5和数据处理模块6，电弧加热器为50MW叠片式电弧加热器。
电弧加热器1通过前电极和后电极放电击穿产生电弧，对进入的试验气体进行加热，形成高焓气流，经喷管2膨胀加速后对试验模型进行防热性能考核，流经试验模型后的气流被真空系统收集；辐射采集模块3采集经过的高焓气流的辐射发光，辐射发光经过一分四路光纤4进入光谱测量模块5，光谱测量模块将辐射发光采集，利用四台分立、不同波段的光谱测量模块同时实现宽波段，即单次采集光谱范围为250nm-940nm和高分辨率，即全带宽范围内光谱分辨率≤0.2nm发射光谱的测量，随后将光谱数据输出至数据处理模块6；
数据处理模块6基于宽波段和高分辨率发射光谱数据，可同时实现多种原子特征辐射谱线的精确辨析，获得电极烧蚀组分铜原子在510.6nm、515.3nm、521.8nm特征谱线光谱强度，以及电弧加热器高温合金部件主要成分镍原子在352.4nm、钴原子在345.3nm特征谱线光谱强度，以及目标组分氧原子在777.2nm特征谱线光谱强度，以及发生漏水故障时目标组分氢原子在656.3nm特征谱线光谱强度。
选择氧原子特征谱线发射光谱强度作为参考，将铜原子每条特征谱线光谱强度与氧原子在777.2nm或者844.6nm特征谱线光谱强度相比，可获得铜原子的数密度nCu，任意选择其中一组或者取平均值作为铜电极的烧蚀量；同理可得镍原子的数密度nNi和钴原子nCo的数密度；
根据获得高光谱分辨率的原始光谱，可精确辨析是否出现氢原子656.3nm特征谱线，并判断电弧加热器是否发生漏水故障；将氢原子656.3nm特征谱线光谱强度与氧原子在777.2nm或者844.6nm特征谱线光谱强度相比，可获得氢原子的数密度nH，
结合热力学平衡计算，进而可得到漏水量的定量诊断。
根据原子光谱理论，原子辐射光谱强度I与高能级粒子数密度nk成正比，原子发射光谱强度I可表示为，文中高能级均采用“k”表示，低能级均采用“i”表示
I＝hvkiAkink (a)
式中，h为普朗克常数，vki为跃迁波数，Aki为自发辐射爱因斯坦跃迁概率。电弧加热器内高气流处于热力学平衡状态，高能级粒子数密度nk与总粒子数密度n服从Maxwell-Boltzmann分布规律：
式中，Q(T)为配分函数，gk为高能级电子简并度，Ek为高能级能量，k为波尔兹曼常数。将式(b)代入到式(a)，可得
根据式(c)得到，目标组分原子发射光谱强度与氧原子发射光谱强度之比
目标组分数密度可表示为：
式中，
C是目标组分原子特征谱线和氧原子特征谱线相关的光谱常数；仅与温度T有关，而温度T可通过电弧加热器1实际模拟的焓值和压力结合高温平衡气体状态参数表获得；在给定的焓值和压力条件下可根据热化学平衡计算获得。
因此通过数据处理模块6分析目标组分原子和参考组分氧原子谱线的发射光谱强度之比即可获得标组分原子数密度。
具体的，所述电弧加热器1为2-8MJ/kg低焓运行交流、管式电弧加热器，或8-12MJ/kg中焓运行分段式电弧加热器，或12-25MJ/kg高焓运行叠片式电弧加热器。
具体的，所述的喷管2为轴对称拉瓦尔喷管或矩形拉瓦尔喷管，既可以是超声速喷管，也可以是亚声速喷管。
具体的，所述的辐射采集模块3安装于电弧加热器1与喷管2之间，接口尺寸根据具体所装备的电弧加热器1结构尺寸确定，采用打孔冷却结构，侧壁开有测量孔，配合石英玻璃、O形密封圈、透镜等光学元件可实现高焓流场光谱采集。
具体的，所述的一分四路光纤4一端与辐射采集模块3相连，另一端分为四路，可将高焓流场光谱信息同时输入到至少四台光谱测量模块5。
具体的，所述的光谱测量模块5包括至少四台光纤光谱仪，每台光谱仪均配备有CCD，四台光谱仪通过自带软件可实现同步测量，四台光纤光谱仪波长覆盖范围分别为250-430nm、420-600nm、590-770nm、760-940nm，较窄的测量范围可保证每台光纤光谱仪分辨率均≤0.2nm，配合一分四路光纤4，可在单次探测中同时实现宽波段，即单次采集光谱范围为250nm-940nm和高分辨率，即全带宽范围内光谱分辨率≤0.2nm发射光谱的测量。
具体的，所述的数据处理模块6为计算机和分析软件的统称，分析软件为兼容光谱测量模块5开发环境的分析程序，可基于C、C++、Fortran或LabVIEW开发环境进行编写，可作为测量电弧加热器健康运行监测及漏水故障诊断的常规测量手段。
如图2所示，为本发明的试验光纤光谱仪采集的高焓气流的铜、氧、氮等原子高分辨率光谱图；
如图2所示，基于该光纤光谱仪极高的光谱分辨率，铜原子在510.6nm、515.3nm和521.8nm特征谱线和氧原子777.2nm特征谱线均非常清晰、孤立，这会极大提高测量数据的精度，此外，同时捕获高分辨率氮原子的特征辐射光谱，为未来系统功能扩展提供有力支撑。
图3为本发明试验时电弧加热器1发生漏水故障及漏水前正常运行下的实验光谱图，与电弧加热器1正常状态下的发射光谱相比,漏水时刻有明显的氢原子656.3nm特征光谱,可见该光谱测量模块5可精确辨析出氢原子特征光谱，即具备精确诊断漏水故障的能力。
图4和图5为本发明的电弧加热器1试验中发生漏水故障时氧、氢原子发射光谱积分强度数据处理示意图，对拟合数据求积分，即可获得氧、氢原子发射谱线强度IO、IH，将试验获得的IO、IH代入到式(e)中，即可得到氢原子数密度nH，结合热力学平衡计算，进而可得到漏水量的定量诊断。
同时图5中还给出了一个重要的信息，基于高分辨率的光谱测试模块5，可有效去除其他未知元素对于氢原子656.3nm特征谱线的干扰，从而保证更高的测量精度。
本发明未详细说明的部分属于本领域技术人员的公知常识。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，包括：
电弧加热器(1)，用于将试验气体放电击穿并形成高焓气流；
喷管(2)，与所述电弧加热器(1)出口连接；
试验舱，提供真空环境，在所述试验舱内设置有试验模型，经过所述喷管(2)膨胀加速的高焓气流流经所述试验模型，进行防热性能测试；
辐射采集模块(3)，设置在所述电弧加热器(1)与所述喷管(2)的连接处，用于采集经过所述连接处的高焓气流的辐射发光；
一分四路光纤(4)，与所述辐射采集模块(3)连接，将收集辐射发光等分为4份并输入至光谱测量模块(5)；
光谱测量模块(5)由四台分立、不同波段的光纤光谱仪拼接而成，能够同时实现宽波段和高分辨率发射光谱的测量，四台光谱仪分别与所述一分四路光纤(4)连接，对采集的辐射发光进行测量。；
数据处理模块(6)，与所述光谱测量模块(5)连接并接收和分析处理所述光谱测量模块(5)的光谱测量数据。
2.根据权利要求1所述的一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述数据处理模块(6)对接收的光谱测量数据进行多种原子特征辐射谱线的精确辨析；并选择氧原子特征谱线发射光谱强度作为参考，将其他原子的发射光谱强度与氧原子的发射光谱强度相比，获得对应原子的摩尔浓度；所述多种原子包括并不限于氧、铜、镍、钴、氢。
3.根据权利要求1所述的一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，述电弧加热器(1)为2～8MJ/kg低焓运行交流管式电弧加热器(1)，或8～12MJ/kg中焓运行分段式电弧加热器(1)，或12～25MJ/kg高焓运行叠片式电弧加热器(1)，并通过设置在电弧加热器(1)两侧的前电极和后电极放电击穿产生电弧。
4.根据权利要求1所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述的喷管(2)为轴对称拉瓦尔喷管(2)、矩形拉瓦尔喷管(2)、超声速喷管(2)或亚声速喷管(2)中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述的辐射采集模块(3)安装于电弧加热器(1)与喷管(2)之间，接口尺寸根据具体所装备的电弧加热器(1)结构尺寸确定，采用打孔冷却结构，侧壁开有测量孔，配合石英玻璃、O形密封圈、透镜等光学元件实现高焓流场光谱采集。
6.根据权利要求1所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述的光谱测量模块(5)包括四台光谱测量模块(5)，每台光谱仪均配备有CCD，四台光谱仪通过自带软件可实现同步测量，四台光谱测量模块(5)波长覆盖范围分别为250～430nm、420～600nm、590～770nm、760～940nm，较窄的测量范围可保证每台光纤光谱仪分辨率均≤0.2nm，配合一分四路光纤(4)，可在单次探测中同时实现宽波段(单次采集光谱范围为250nm-940nm)和高分辨率(全带宽范围内光谱分辨率≤0.2nm)发射光谱的测量。
7.根据权利要求6所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，数据处理模块(6)基于宽波段和高分辨率发射光谱数据，选择高焓气流中氧原子特征谱线发射光谱强度，将其他原子的发射光谱强度相比，获得对应原子的摩尔浓度，其他原子包括
电弧加热器(1)的电极烧蚀组分的铜原子，用于获取高焓环境下铜电极的烧蚀量，作为评价电弧加热器(1)健康状态的参考；
以及电弧加热器(1)的合金部件主要成分的镍原子和钴原子，以及发生漏水故障的目标组分氢原子，用于判断电弧加热器(1)是否发生漏水故障以及漏水量。
8.根据权利要求7所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，数据处理模块(6)得到电极烧蚀组分铜原子在510.6nm、515.3nm、521.8nm特征谱线光谱强度，电弧加热器(1)高温合金部件主要成分镍原子在352.4nm、钴原子在345.3nm特征谱线光谱强度，以及目标组分氧原子在777.2nm特征谱线光谱强度，以及发生漏水故障时目标组分氢原子在656.3nm特征谱线光谱强度。
9.根据权利要求8所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，目标原子组分的数密度计算公式：
no(T)为参考组分氧原子在温度T下的数密度，I为原子特征光谱辐射强度，A为谱线的自发辐射爱因斯坦跃迁概率，v为中心波长，g为高能级电子间并度，E为高能级能量；Q为配分函数；k为玻尔兹曼常数；温度T通过电弧加热器(1)实际模拟的焓值和压力结合高温平衡气体状态参数表获得，参考组分氧原子在温度T下的数密度no(T)通过热化学平衡计算获得。
10.根据权利要求1所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述的数据处理模块(6)为计算机和分析软件的统称，分析软件为兼容光谱测量模块(5)开发环境的分析程序，可基于C、C++、Fortran或LabVIEW开发环境进行编写。
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